專利名稱：一種nor閃存器件的退火工藝及nor閃存器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及NOR閃存器件領(lǐng)域，尤其涉及一種NOR閃存器件的退火工藝以及采用該工藝制作的NOR閃存器件。
背景技術(shù)：
NOR閃存是市場上主要的非易失閃存技術(shù)之一。NOR閃存器件提供了高可靠性和快速讀取性能，是在手機和其他電子器件中進行代碼存儲與直接執(zhí)行的理想之選。NOR閃存器件對ICCSB(靜態(tài)工作電流)的要求很高(ICCSB < 5uA,其他類似產(chǎn)品< 15yA)。但在NOR閃存器件的制備過程中較多的退火工藝，退火有減少應(yīng)力的作用，但是退火工藝中的L溫降溫過程同時又會對晶片產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致器件的ICCSB比較大，造成較高的ICCSB失效率。目前基本是通過客戶端更改光罩的相關(guān)電路版圖設(shè)計來降低ICCSB。而通過客戶端更改光罩的相關(guān)電路版圖設(shè)計來降低ICCSB的缺點在于涉及到新版光罩的功能驗證，需要的周期比較長，而且設(shè)計輸出新的光罩，成本比較高。另外，有的客戶設(shè)計能力相對薄弱，電路設(shè)計方面并不能有效的降低ICCSB。如授權(quán)公告號為CN100514607C的中國專利公開了一種快閃存儲器的制作方法，包括將硅基底分為隔離區(qū)和有緣區(qū)，在有源區(qū)和隔離區(qū)交界處的硅基底中進行離子注入并對硅基底進行退火工藝，形成單元接觸窗，使單元接觸窗位于擴散位線中，通過這種方法控制短溝道效應(yīng)從而降低靜態(tài)電流。這種方法對于成本有較大的提高，并且降低靜態(tài)電流的效果易受別的因素干擾。NOR閃存器件制備過程中的退火工藝對于降低靜態(tài)工作電流非常重要，在形成阱區(qū)的過程中，在離子注入之后要進行退火工藝改善摻雜原子的分布情況。除此之外，在形成閃存器件的其它工藝中，如將氧化膜調(diào)整為致密氧化膜等也要使用退火步驟。目前對于退火工藝也有許多改進的措施，如公開號為CN101872746A的中國專利提出采用ND3退火，使遂穿氧化層和硅襯底界面處的懸掛鍵可以被硅-氘鍵飽和，同時不穩(wěn)定的硅-氫鍵可以被硅-氘鍵取代，這樣就大大提高了界面處的電學(xué)特性，進而可以提高閃存器件可靠性。但目前的退火工藝大都恒溫退火方式，是以使晶片在某一溫度點停留一定時間的方式進行退火，這種退火方式會在晶片中殘留較多的應(yīng)力，影響著靜態(tài)工作電流的降低。并且目前的退火方式中退火氣氛中都含有氧氣，氧氣的存在使晶片表面的活性提高，在退火的熱處理中會增加應(yīng)力，導(dǎo)致較高的靜態(tài)工作電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種NOR閃存器件的退火工藝，能夠解決器件較大的ICCSB造成較高的ICCSB失效率的問題。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種NOR閃存器件的退火工藝，包括在半導(dǎo)體襯底上形成阱區(qū)，對所述阱區(qū)進行退火，其特征在于，所述退火是變溫退火，即是在退火氣氛下，將溫度從900-100(TC中的第一溫度降溫至700-800°C中的第二溫度，完成對所述阱區(qū)的退火，并且所述退火氣氛中不含O2。進一步地，降溫是從950°C降至750°C。進一步地，降溫是從1000°C降至800°C。進一步地，降溫是從900°C降至700°C。進一步地，降溫速度為:1_5°C /Min。進一步地，降溫速度優(yōu)選為2.50C /Min。進一步地，對阱區(qū)進行退火的時間為40_200Min。進一步地，退火時間優(yōu)選為90Min。進一步地，退火氣氛為N2。進一步地，N2氣氛的流量為15_18L/Min。進一步地，N2氣氛為高純氮氣，具體的純度為99.9999%。進一步地，退火是在連續(xù)爐中進行。進一步地，所述形成阱區(qū)的工藝包括首先定義出有源區(qū)，然后通過光刻和注入定義出不同功能的阱區(qū)，不同功能的阱區(qū)包括高壓P/N阱區(qū)和低壓P/N阱區(qū)，在定義出不同功能阱區(qū)之后的整體推阱工藝。本發(fā)明同時提供了采用上述退火工藝制作的NOR閃存器件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是以變溫退火和使退火氣氛中不含氧氣這樣的單步工藝優(yōu)化有效降低NOR閃存器件的ICCSB，從而有效地降低NOR閃存器件的失效率，不需要更改光罩的相關(guān)電路版圖設(shè)計，驗證周期短且不會增加額外的成本。


圖1是本發(fā)明實施例中NOR閃存器件的退火工藝流程圖。圖2是本發(fā)明實施例中退火氣氛中含氧與不含氧的NOR閃存器件的ICCSB失效率的對比圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明實施例中，形成NOR閃存器件的工藝步驟包括:首先在半導(dǎo)體襯底上形成有源區(qū)如附圖1中的步驟101，然后通過光刻和注入定義出不同功能的阱區(qū)如附圖1中的步驟102，不同功能的阱區(qū)包括高壓P/N阱區(qū)和低壓P/N阱區(qū)，在定義出不同功能阱區(qū)之后進行整體推阱工藝。形成有源區(qū)的步驟可包括在半導(dǎo)體襯底上沉積SiN層，半導(dǎo)體襯底可以為硅
(Si)、硅鍺(SiGe)、絕緣層上覆硅(SOI)、絕緣層上覆硅鍺(SG0I)、絕緣層上覆鍺(G0I)。然后采用照相的方式將光罩的圖案轉(zhuǎn)移到晶片上，采用淺溝槽隔離(STI)刻蝕的方式蝕刻出圖案，之后沉積高密度等離子體(HDP)氧化物層，再采用反向刻蝕的方式刻蝕出有源區(qū)結(jié)構(gòu)，最后采用STI化學(xué)機械拋光(CMP)的方式使晶片表面平坦化。
采用離子注入的方式可以形成不同功能的阱區(qū)，不同功能的阱區(qū)包括高壓P/N阱區(qū)和低壓P/N阱區(qū)，在定義出不同功能阱區(qū)之后進行整體推阱工藝。以上是形成閃存器件阱區(qū)的工藝，完成推阱之后為了改善摻雜原子在晶片中的分布狀態(tài)，進行退火工藝，如附圖1中的步驟103和104。在實施退火工藝時，為了提高退火的效果，降低ICCSB的值，進而降低失效率，本發(fā)明采用了如下的具體實施例:具體實施例一:退火的工藝是首先將晶片置于950°C溫度中，在退火氣氛下，以2.5°C /Min的降溫速度將溫度降至750°C，整個過程需要90Min，先以2.5°C /Min的降溫速度將溫度由950°C勻速降至750°C附近，如760°C左右，之后放慢降溫速度，保證溫度穩(wěn)定達到750°C。以大量的試驗研究發(fā)現(xiàn)，以較慢的降溫速度逐步降溫的方式進行退火能夠減少晶片中的應(yīng)力，降低器件的ICCSB，其中以2.5°C /Min的降溫速度降溫取得的效果最佳，測試得到器件的ICCSB值最低。實驗的測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用2.50C /Min的降溫速度進行退火得到的ICCSB值大都低于5 u A，能夠滿足器件性能的需要，并且可以兼顧不提高工序時長，進而不提高成本。同時發(fā)現(xiàn)退火溫度由950°C降至750°C是一個較佳的值。退火是在連續(xù)爐中進行，采用的退火氣氛為N2，其中的隊流量為:一進口 N2的流量N2 (I)為2L/Min，另一進口 N2的流量N2 (2)為15_18L/Min。N2氣氛為高純氮氣，具體的純度為 99.9999%o采用高純氮氣作為退火氣氛，使退火氣氛中不含氧氣，降低晶片表面的活性，進而降低晶片中的應(yīng)力，減小ICCSB，降低ICCSB的失效率。選取了三組閃存器件的樣品進行實驗，每組樣品中都對多個閃存器件進行ICCSB失效率的測試。對于樣品組1，退火氣氛中含有一定量的氧氣(如氧氣進口的流量為0.84L/Min);對于樣品組2，退火氣氛中完全不含氧氣；對于樣品組3，退火氣氛中含有的氧氣量較大。實驗的測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，退火氣氛中含有一定量的氧氣的樣品組1，ICCSB的失效率在4%左右，含氧氣量較大的樣品組3，ICCSB的實效率在6%左右，而退火氣氛中不含氧氣的樣品組2，ICCSB的失效率在2%之下，有較大幅度的下降。實驗的結(jié)果如附圖2所示。具體實施例二:退火的工藝是將晶片在950°C溫度中，在退火氣氛下，以5°C /Min的降溫速度將溫度降至750°C，整個過程需要40Min，以逐步降溫的方式進行退火，能夠減少晶片中的應(yīng)力，降低器件的ICCSB。退火是在連續(xù)爐中進行，采用的退火氣氛為N2，其中的N2流量為:一進口 N2的流量N2 (I)為2L/Min，另一進口 N2的流量N2 (2)為15_18L/Min。N2氣氛為高純氮氣，具體的純度為 99.9999%o采用高純氮氣作為退火氣氛，使退火氣氛中不含氧氣，降低晶片表面的活性，進而降低晶片中的應(yīng)力，減小ICCSB，降低ICCSB的失效率。實驗發(fā)現(xiàn)，退火氣氛中不含氧氣與含氧氣相比，ICCSB的失效率有明顯的下降。具體實施例三:退火的工藝是首先將晶片置于950°C溫度中，在退火氣氛下，以1°C /Min的降溫速度將溫度降至750°C，整個過程需要200Min。以較慢的降溫速度逐步降溫的方式進行退火能夠減少晶片中的應(yīng)力，降低器件的ICCSB。
退火是在連續(xù)爐中進行，采用的退火氣氛為N2，其中的N2流量為:一進口 N2的流量N2 (I)為2L/Min，另一進口 N2的流量N2 (2)為15_18L/Min。N2氣氛為高純氮氣，具體的純度為 99.9999%o采用高純氮氣作為退火氣氛，使退火氣氛中不含氧氣，降低晶片表面的活性，進而降低晶片中的應(yīng)力，減小ICCSB，降低ICCSB的失效率。實驗發(fā)現(xiàn)，退火氣氛中不含氧氣與含氧氣相比，ICCSB的失效率有明顯的下降。具體實施例四:退火的工藝是將晶片在1000°C溫度中，在退火氣氛下，以2.50C /Min的降溫速度將溫度降至800°C，整個過程需要90Min，先以2.5°C /Min的降溫速度將溫度由1000°C勻速降至800°C附近，如790°C左右，之后放慢降溫速度，保證溫度穩(wěn)定達到800°C。以大量的試驗研究發(fā)現(xiàn)，以較慢的降溫速度逐步降溫的方式進行退火能夠減少晶片中的應(yīng)力，降低器件的ICCSB，其中以2.50C /Min的降溫速度降溫取得的效果最佳，測試得到器件的ICCSB值最低，并且可以兼顧提聞器件的性能和不提聞工序時長，進而不提聞成本。退火是在連續(xù)爐中進行，采用的退火氣氛為N2，其中的N2流量為:一進口 N2的流量N2 (I)為2L/Min，另一進口 N2的流量N2 (2)為15_18L/Min。N2氣氛為高純氮氣，具體的純度為 99.9999%o采用高純氮氣作為退火氣氛，使退火氣氛中不含氧氣，降低晶片表面的活性，進而降低晶片中的應(yīng)力，減小ICCSB，降低ICCSB的失效率。實驗發(fā)現(xiàn)，退火氣氛中不含氧氣與含氧氣相比，ICCSB的失效率有明顯的下降。具體實施例五:退火的工藝是將晶片在900°C中，在退火氣氛下，以2.50C /Min的降溫速度將溫度降至700°C，整個過程需要90Min，先以2.5°C /Min的降溫速度將溫度由900°C勻速降至700°C附近，如710°C左右，之后放慢降溫速度，保證溫度穩(wěn)定達到700°C。以大量的試驗研究發(fā)現(xiàn)，以較慢的降溫速度逐步降溫的方式進行退火能夠減少晶片中的應(yīng)力，降低器件的ICCSB，其中以2.5°C /Min的降溫速度降溫取得的效果最佳，測試得到器件的ICCSB值最低，并且可以兼顧提聞器件的性能和不提聞工序時長，進而不提聞成本。退火是在連續(xù)爐中進行，采用的退火氣氛為N2，其中的N2流量為:一進口 N2的流量N2 (I)為2L/Min，另一進口 N2的流量N2 (2)為15_18L/Min。N2氣氛為高純氮氣，具體的純度為 99.9999%o采用高純氮氣作為退火氣氛，使退火氣氛中不含氧氣，降低晶片表面的活性，進而降低晶片中的應(yīng)力，減小ICCSB，降低ICCSB的失效率。實驗發(fā)現(xiàn)，退火氣氛中不含氧氣與含氧氣相比，ICCSB的失效率有明顯的下降。具體實施例六:退火的工藝是首先將晶片置于1000°C溫度中，在退火氣氛下，以1°C /Min的降溫速度將溫度降至800°C，整個過程需要200Min。以較慢的降溫速度逐步降溫的方式進行退火能夠減少晶片中的應(yīng)力，降低器件的ICCSB。退火是在連續(xù)爐中進行，采用的退火氣氛為N2，其中的N2流量為:一進口 N2的流量N2 (I)為2L/Min，另一進口 N2的流量N2 (2)為15_18L/Min。N2氣氛為高純氮氣，具體的純度為 99.9999%
采用高純氮氣作為退火氣氛，使退火氣氛中不含氧氣，降低晶片表面的活性，進而降低晶片中的應(yīng)力，減小ICCSB，降低ICCSB的失效率。實驗發(fā)現(xiàn)，退火氣氛中不含氧氣與含氧氣相比，ICCSB的失效率有明顯的下降。具體實施例七:退火的工藝是將晶片在1000°C溫度中，在退火氣氛下，以5°C /Min的降溫速度將溫度降至800°C，整個過程需要40Min，以逐步降溫的方式進行退火，能夠減少晶片中的應(yīng)力，降低器件的ICCSB。退火是在連續(xù)爐中進行，采用的退火氣氛為N2，其中的N2流量為:一進口 N2的流量N2 (I)為2L/Min，另一進口 N2的流量N2 (2)為15_18L/Min。N2氣氛為高純氮氣，具體的純度為99.9999%。采用高純氮氣作為退火氣氛，使退火氣氛中不含氧氣，降低晶片表面的活性，進而降低晶片中的應(yīng)力，減小ICCSB，降低ICCSB的失效率。實驗發(fā)現(xiàn)，退火氣氛中不含氧氣與含氧氣相比，ICCSB的失效率有明顯的下降。具體實施例八:一種閃存器件，包括在半導(dǎo)體襯底上形成的有源區(qū)，以及通過光刻和注入定義出的不同功能的阱區(qū)，不同功能的阱區(qū)包括高壓P/N阱區(qū)和低壓P/N阱區(qū)，在定義出不同功能阱區(qū)之后進行整體推阱工藝，完成推阱之后為了改善摻雜原子在晶片中的分布狀態(tài)，進行退火工藝。退火工藝采用具體實施例1-7中的任一工藝進行。本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
權(quán)利要求
1.一種NOR閃存器件的退火工藝，包括: 在半導(dǎo)體襯底上形成阱區(qū)， 對所述阱區(qū)進行退火，其特征在于，所述退火是變溫退火，即是在退火氣氛下，將溫度從900-100(TC中的第一溫度降溫至700-800°C中的第二溫度，完成對所述阱區(qū)的退火，并且所述退火氣氛中不含O2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退火工藝，其特征在于，所述降溫是從950°C降至750°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退火工藝，其特征在于，所述降溫是從1000°C降至800°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退火工藝，其特征在于，所述降溫是從900°C降至700°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的退火工藝，其特征在于，其中降溫速度為:1-5°C/Min0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的退火工藝，其特征在于，所述的降溫速度為:2.5°C /Min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的退火工藝，其特征在于，對阱區(qū)進行退火的時間為 40-200Min。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的退火工藝，其特征在于，對阱區(qū)進行退火的時間為90Min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的退火工藝，其特征在于，所述的退火氣氛為N2。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的退火工藝，其特征在于，所述N2氣氛的流量為15-18L/Min。
11.一種NOR閃存器件，其特征在于，制作其的過程中采用權(quán)利要求1-10中任一項所述的退火工藝進行退火。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種NOR閃存器件的退火工藝，該工藝包括在形成阱區(qū)的過程中，以變溫的方式退火，具體為將溫度從950℃降至750℃，且以較慢優(yōu)選為2.5℃/Min的速度降低溫度，并且退火氣氛中不含氧氣。本發(fā)明還公開了一種采用該工藝制作的NOR閃存器件。該發(fā)明通過單步工藝優(yōu)化就能大幅度降低NOR閃存器件的靜態(tài)工作電流，從而大幅度地降低NOR閃存器件的失效率。
文檔編號H01L21/324GK103094216SQ20131001099
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者王輝, 黃兆興 申請人:無錫華潤上華科技有限公司